拉曼光谱退偏度实验数据处理方法改进

针对CCl4拉曼光谱退偏度实验中实验值与理论值间存在偏差较大的问题,提出了利用专业的数据处理软件扣除本底噪声,以提高实验结果的可靠性。分别采用多峰拟合和单峰拟合的方法扣除拉曼光谱的本底,计算分析了退偏度与理论值的偏差。结果表明:多峰拟合时,扣除的是斯托克斯或反斯托克斯3个峰的共同本底,忽略瑞利散射峰对其附近拉曼散射峰影响大的因素,单峰拟合扣除的是每一个拉曼散射峰的本底,使得单峰拟合的光谱强度与实际更接近,退偏度与理论值偏差最小。     

X射线管激发X荧光光谱连续本底扣除方法研究

X射线管是目前X射线荧光光谱分析中最常采用的激发源,它所产生的原级谱成为了X荧光光谱中本底成分的主要来源,在对这种光谱进行进一步的分析处理之前需要对其本底进行扣除,对本底估计的准确性直接影响后续处理步骤的效果。对射线管激发X荧光光谱的成分进行了分析,针对其本底特点构造了一种本底强度的估计方法,并根据实测谱线构建了理论测试谱线以便对光谱处理算法的效果进行评价。该方法利用测得X射线荧光光谱中不包含特征峰的谱段对X射线管原级谱造成的本底成分进行估计,使用只包含连续本底的谱段对整个测量谱段进行插值,从而避免了谱线特征峰重叠或对半高宽估计不当时所产生的影响。利用构建的测试光谱对SNIP法、傅里叶变换法和本文的本底估计方法的使用效果进行了比较,使用该方法估计的本底与理论本底更加接近。结果表明使用的方法对X射线管激发的X荧光光谱的本底估计准确,可以采用这种方法对连续本底进行扣除,在对实际测得的X射线荧光光谱的本底扣除中取得了较好的应用效果。     

利用标记中子检测墙体内爆炸物

利用14 MeV标记中子发生器、Φ76mm×76mm硅酸钇镥(LYSO)γ探测器及时间分辨约1.7ns的快电子学系统搭建实验装置,获得了D-T中子作用下空气、墙体10cm和15cm深处以及硝铵和TNT模拟物分别在这些环境中的瞬发γ能谱.计算了~(12)C,~(14)N,~(16)O的元素特征峰计数,并讨论了爆炸物在不同环境下的分辨方式.     

FFT-BP神经网络模型对车载γ能谱辐射剂量率的预测分析

为了实现车载γ谱仪巡测系统对辐射剂量率的准确测定，提出基于快速傅里叶变换(FFT)本底扣除法的改进型BP神经网络模型(FFT-BP神经网络模型)。实验采用γ射线能谱分析法，对不同间距处的137Cs放射源进行车载γ能谱测试，将得到的谱数据通过快速傅里叶变换(FFT)扣除本底，获得新的谱线数据。应用FFT-BP神经网络模型对未知剂量的车载γ谱线作辐射剂量率的定量预测，将预测结果同3个函数模型的拟合结果比较，验证FFT-BP神经网络模型的预测效果。结果表明，FFT扣除法能较好的削弱散射本底对γ谱线的影响，能有效的降低谱线本底。通过新谱线获得的特征峰面积和净谱线面积与辐射剂量率的相关系数均为0.99(p<0.05)，相关性显著。模型拟合分析过程中，FFT-BP神经网络模型表现出较强的学习泛化能力，预测较理想，相对误差和累计误差分别低于0.6%和9%，效果明显优于数学模型和γ能谱全能峰法，可显著降低γ能谱分析辐射剂量率的误差，且能有效提升工作效率。因此，FFT-BP神经网络模型适用于γ能谱辐射剂量的预测分析，为车载γ谱仪巡测系统测量辐射剂量提供了一种新型有效的分析方法。     

R值测量中束流相关本底的扣除方法

利用北京谱仪R值扫描数据,研究了束流相关本底的特征及其扣除方法.采用f因子方法和拟合强子事例顶点z分布的方法来扣除残余束流相关本底,并讨论其对R值测量误差的贡献.结果表明,两种方法对R值测量误差的影响约为0.3%至2.3%.     

拉曼及近红外吸收光谱的燃油混合物量化分析

生物柴油是典型的"绿色能源",具备良好的环保性和燃料特性,通常与柴油混合使用在柴油发动机上。但是目前世界各国柴油与生物柴油混合的比例标准参次不齐,没有一个统一的标准,并且不同比例的柴油/生物柴油混合物具有不同的燃烧性能,也会对柴油发动机产生一定程度的影响。为了能够快速、准确的测量柴油/生物柴油混合物中的生物柴油浓度,近红外光谱和拉曼光谱在燃油检测方面已经得到广泛的应用。利用拉曼及近红外光谱对柴油/生物柴油混合物中的生物柴油浓度进行了量化分析研究。首先采集了柴油/生物柴油混合燃油的拉曼光谱及近红外吸收光谱,然后利用平滑、基线校正、归一化等方法对采集到的光谱进行预处理。从光谱图中观察到,在柴油/生物柴油混合物的拉曼光谱和近红外光谱中都有C=O特征光谱区域,且该光谱区域的光谱峰都随生物柴油的浓度增加而越来越明显。拉曼光谱中,随生物柴油浓度变化的主要C=O特征光谱区域是在1 743 cm~(-1)位置处的特征峰,在近红外光谱中,随生物柴油浓度变化的主要C=O特征光谱区域是在4 659 cm~(-1)处的特征峰。然后分别根据强度比方法和偏最小二乘(PLS)回归方法建立了相应的混合燃油中生物柴油浓度预测模型。结合强度比方法建立特征峰强度比的生物柴油浓度预测模型,由混合燃油的拉曼光谱和近红外光谱建立的C=O特征峰线性预测模型相关系数分别为0.947 2和0.996 2;结合偏最小二乘(PLS)回归法建立特征光谱区域的生物柴油浓度预测模型,由混合燃油的拉曼光谱和近红外光谱特征区域建立的相应预测集相关系数(R~2)分别为0.981 5和0.991 2,相应的预测均方根误差(RMSE)分别为0.093 7和0.012 9。结果表明,在混合燃油中,使用近红外光谱中的C=O光谱区域建立的生物柴油浓度预测模型会得到更准确的预测结果。     

紫外光引发阳离子聚丙烯酰胺的红外光谱研究

以丙烯酰胺(AM)、 丙烯酰氧基乙基三甲基氯化铵(DAC)、 丙烯酸丁酯(BA)为单体,采用紫外光引发聚合制备阳离子聚丙烯酰胺P(AM-DAC-BA)。 采用紫外光谱和红外光谱研究其结构特征;分析AM,DAC,BA,P(AM-DAC-BA)的红外光谱中的典型红外振动频率的归属。 通过与单体红外光谱比较得出：由于聚合产物的对称性增加,聚合产物红外光谱更加简单。 P(AM-DAC-BA)的特性粘度随着光强、 BA含量、 光引发剂浓度、 光照时间的增加而增加。 选取AM,DAC,BA中的—CONH₂,—COOCH₂(CO), —COOCH₂—(C—O—C),—CH₂—N+(CH₃)₃基团吸收峰为特征吸收峰,随着光强、 BA含量的增加,特征峰面积增加;随着光引发剂浓度增加特征峰面积却呈现减少趋势;随着光照时间增加,峰面积是先减小后增加。 但不同P(AM-DAC-BA)在红外光谱上对应的特征吸收峰的峰型类似,特征峰位置基本一致。     

鱼翅干制品品质的ATR-FTIR鉴别研究

采用衰减全反射-傅里叶变换红外光谱法(ATR-FTIR)对64份鱼翅干制品(包括真鱼翅、仿鱼翅和素鱼翅)及明胶增重真鱼翅干制品进行快速无损检测鉴别。实验比较了上述四种样品的特征红外光谱图,结果显示,同一种样品的红外光谱具有较好的稳定性;四种鱼翅干制品的红外光谱图存在明显的差异,主要表现在蛋白质酰胺Ⅰ和Ⅱ峰(1 650, 1 544 cm-1)和多糖骨架(1 050 cm-1)等营养成分吸收峰的差异。真鱼翅样品由于蛋白质含量高、多糖组分含量较低,故其红外光谱图主要呈现强度较高的蛋白质特征吸收酰胺Ⅰ和 Ⅱ峰(1 650, 1 544 cm-1)与较弱的多糖骨架C—O—C伸缩振动峰(1 050 cm-1),前者峰面积和(A_pro)与后者峰面积和(A_pol)的比值(A_pro/A_pol)范围为5.58～25.38。仿鱼翅样品是由鲨鱼的边脚料、胶体及其他一些物质混合、压模而成的,其他添加物质导致减弱了蛋白质特征吸收酰胺Ⅰ和Ⅱ峰的强度,也使酰胺Ⅰ峰发生了约30 cm-1的蓝移,A_pro/A_pol范围为2.63～2.86。素鱼翅样品主要是由海藻酸钠等多糖类物质合成的,其红外光谱图上几乎不显示蛋白质的特征峰,而多糖的特征峰(～1 047 cm-1)表现明显,高于真鱼翅相应吸收峰的强度,A_pro/A_pol范围为0.60～0.72。真鱼翅样品涂覆明胶增重后,样品表面的红外光谱图显示蛋白质和多糖的特征峰均有所减弱,A_pro/A_pol值为1.16,而样品剖面的红外光谱图则与真鱼翅的谱图基本一致。可见,采用ATR-FTIR,利用样品间特征红外光谱图和A_pro/A_pol值的差异,可简便、快速、直观地实现鱼翅干制品品质的无损快速鉴别。     

爆炸物的X射线相干散射实验研究

采用同步辐射连续光谱的X射线(1.2-38.2KeV),对数种爆炸物(含铝黑色炸药、黑色炸药、黑索今、纯硝铵炸药、硝铵炸药和TNT)和非爆炸物(糖、奶粉、咖啡、纸等)进行了小角度的X射线散射实验,得到了上述几种爆炸物和非爆炸物的小角度相干散射谱. 从爆炸物的X射线散射谱中可以找到他们各自的特征衍射峰作为他们的"指纹",从而可以将爆炸物从非爆炸物中鉴别出来     

太赫兹技术在爆炸物检测中的应用

研究了太赫兹成像技术在爆炸物探测中的应用,分析了太赫兹透射型时域光谱系统的实验装置,介绍了太赫兹时域光谱的测量步骤。确定了四种爆炸物样品(TNT,RDX,DNT,HMX)在太赫兹波段的吸收谱。结果表明,这四种爆炸物样品在0~2.5THz的频率范围内均存在特征吸收峰,这为太赫兹技术检测爆炸物提供了一种有效的途径。     

新型多氮杂环金属配合物的合成及其光谱研究

采用溶液析出法,合成了以2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并三唑(HMPB)为配体的多氮杂环金属配合物M(HMPB)₂(M=Co, Ni),利用元素分析、激光解析飞行时间质谱等进行了表征,并研究了新配合物的红外特征光谱和紫外-可见电子吸收光谱。结果表明：HMPB配体通过N和O原子与中心金属以二齿形式配位,中心金属的配位数为4;配合物红外特征吸收谱带位于400～2 500 cm-1,形成金属配合物后,2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并三唑的羟基的伸缩振动吸收、CN振动峰和C─O特征吸收有明显改变,同时确定了配位键M─N和M─O的特征峰位置;配合物在紫外区有强吸收,其最大吸收峰位于335～345 nm。     

毛细管聚焦的X射线荧光光谱拟合软件的开发及应用

基于Python语言设计了一款毛细管聚焦的X射线荧光光谱拟合软件QMXRS（quantitative analysis of micro-energy dispersive X-ray fluorescence spectra）并实现其在毛细管聚焦的X射线荧光光谱拟合方面的应用。QMXRS具有小波降噪、本底扣除、能量刻度、元素特征峰的识别、分峰和拟合、能谱的批处理和元素分布成像等功能。毛细管聚焦的X射线荧光分析技术采用毛细管X光透镜对X射线源激发出的X射线束进行聚焦导致X射线荧光光谱分布发生改变。这一变化影响了毛细管聚焦的X射线荧光光谱本底分布。因此QMXRS利用本底预估模型对毛细管聚焦的X荧光光谱本底进行本底分布的修正;同时在全谱拟合过程中,利用半高宽与能量的关系对高斯峰半高宽进行约束,减少高斯峰模型中变量,在保证全谱拟合收敛的同时提高了拟合速度。为验证上述方法的可行性,分别利用QMXRS,PyMca(python multichannel analyzer)和QXAS(quantitative X-ray analysis system)三款软件分析NIST 610标准样品的毛细管聚焦的微束X射线荧光光谱,并对比三款软件的元素特征峰拟合结果。结果表明,相较于QXAS和PyMca采用的非最小二乘法拟合,QMXRS采用约束化的非线性最小二乘法进行拟合能有效的减少能谱拟合过程中带来的误差,提高分析数据的准确度。     

利用显微拉曼光谱技术鉴别印文形成时间的应用研究

采用激光显微拉曼光谱技术,选择10种不同品牌和型号的印泥(油)盖印印文的历时性样本,利用印文拉曼光谱中的1089 cm~(-1)和1235 cm~(-1)处特征峰的相对面积值(I)分析纸张、温度、热老化因素对印文形成时间的影响,探讨盖印时间与峰面积相对值(I)的关系。结果表明,I值随时间呈现规律性变化,尤其在近期内盖印印文的变化规律明显,适用于印文形成时间的鉴别,是一种准确、无损的检验方法。     

HPLC测定盐酸法舒地尔的有关物质

建立HPLC测定盐酸法舒地尔的有关物质.采用C18色谱柱,以甲醇-磷酸二氢铵溶液(30 ∶ 70,用磷酸调pH值至3.5±0.05)为流动相;检测波长为275nm.盐酸法舒地尔检测限为0.3mg/mL,主成分峰与其有关物质能完全分离.本方法简便、准确、专属性好,可用于盐酸法舒地尔有关物质的测定.     

利用二维红外相关光谱研究胶原/透明质酸共混物的相互作用

以胶原/透明质酸共混物中透明质酸的含量为外扰,利用二维红外相关光谱法研究了胶原/透明质酸共混物的构象变化及它们之间的相互作用.研究发现,1694,1524与1241 cm-1归属于胶原酰胺带的C=O对称伸缩振动、N-H摇摆与N-H面内变形振动峰之间存在同步正交叉峰,表明随着透明质酸组分的增加,胶原的链段构象发生了变化.当胶原/透明质酸共混体系中透明质酸含量由0增至50%时,1045cm-1归属于透明质酸的C-OH伸缩振动峰与1694 cm-1归属于胶原C=O对称伸缩振动峰存在同步负交叉峰,表明透明质酸的O-H与胶原分子的C=O之间形成了氢键;当透明质酸含量从50%增至90%时,1045 cm-1的同步峰几乎消失,而在φ(1694,1524),φ(1694,1241),φ(1524,1241)出现的正交叉峰反而增强,说明透明质酸的O-H不再与胶原形成氢键,而是透明质酸的C=O与胶原分子的N-H之间形成氢键,致使胶原构象发生了变化.     

面向XRF的竞争性自适应重加权算法和粒子群优化的支持向量机定量分析研究

研究高效、准确、便捷的土壤重金属检测方法对于了解土壤的污染状况以及开展污染防治工作具有重要的意义。由于X射线荧光光谱分析(XRF)技术具备快速、准确、无损检测、样品制备简单等优势，在土壤重元素定量检测获得广泛应用。XRF仪器测试标准样品的荧光光谱并建立校准曲线，通过反演计算得到待测样品的元素含量。由于样品元素间存在基体效应，以及荧光谱特征峰存在叠加干扰，未经优化的校准曲线的线性度较差，这给反演计算来困难。为了解决上述问题，分别利用小波变换、非对称加权惩罚最小二乘法(arPLS)对光谱进行去噪和扣除本底基线，提高校准曲线的决定系数(R²)；运用竞争性自适应重加权算法(CARS)，针对不同目标元素优化变量选取；进一步地，基于选取的变量建立粒子群算法(PSO)优化的支持向量机回归(SVR)模型，并通过该模型反演计算各元素含量，提高定量分析的准确度和预测的泛化能力。实验结果显示，经过小波去噪和arPLS本底扣除后的校准曲线的决定系数(R²)有明显提升，Cr、Cu、Zn、As、Pb分别从0.965、0.979、0.971、0.794、0.915提高为0...     

爆炸物检测中典型样品的瞬发γ谱测量

在中子检测爆炸物的研究中,利用14 MeV中子与原子序数大于5的原子核相互作用可产生特征射线的特性,采用伴随粒子法结合D-T中子飞行时间技术,使用尺寸为12.5 cm20 cm的大体积NaI(Tl)探测器,对爆炸物所含元素C,N,O以及一些模拟炸药样品进行了瞬发谱测量。获得了几种典型样品的特征谱,并对其进行了分析。实验结果与欧盟同期结果进行了比较,表明本实验研究达到了目前国际同类实验的水平,可以为中子检测爆炸物识别技术提供实验支持。     

高效液相色谱法测定金菊泡腾片中绿原酸的含量

采用Nucleosil C18(250mm×4.6mm,4.5μm)色谱柱,以甲醇-磷酸水溶液(pH=3.0)为流动相,其比例为25∶75,检测波长为327 nm,流速1.0 mL/min,柱温29 ℃,建立金菊泡腾片和双黄连口服液中绿原酸含量的高效液相色谱(HPLC)测定方法.绿原酸浓度在0.02-0.1 mg/mL与峰面积积分值呈良好的线性关系,A=0.9394C 0.3674(r=0.9991).该方法灵敏、简便、重现性好、结果准确,可用于金菊泡腾片中绿原酸含量的测定和产品质量控制.     

GS-MBE生长的GaP/Si的XPS研究

利用X射线光电子能谱(XPS)深度剖析方法对气体源分子束外延(GS-MBE)生长的GaP/Si异质结构进行了详细的分析.其结果表明:(1)外延层内Ga、P光电子峰与GaP相相符,且组份分布均匀,为正化学比GaP.(2)在不同富PH₃流量条件下生长的样品,其表面富P量稍有不同,而GaP外延层内的测试结果相同.界面也未见有P的富集.(3)XPS剖析至GaP/Si界面附近,随外延层界面向衬底过渡,Si2p光电子峰向高结合能方向移动,且其结合能高于原衬底p型Si,接近于n型Si.但Ga、P光电子峰未发现有明显能移.(4)在XPS检测限内,外延层内和界面都未见有C、O等沾污.这一研究表明:无污染的本底超高真空、相对过剩的富₃生长环境、成功的Si衬底清洗方法等措施保证了GS-MBE生长出正化学比GaP/Si外延异质结构.     

CO2同位素分子16O12C16O, 16O12C17O, 16O13C17O配分函数研究

本文主要研究了CO2的三种同位素分子16O12C16O , 16O12C17O ,16O13C17O 70 K~6000 K的总内配分函数 (TIPS)。在总内配分函数的计算中, 转动配分函数的计算采用了McDowell的解析式法, 振动配分函数则采用了简谐振动近似(HOA)获得。最后通过将两配分函数乘积近似计算得出TIPS, 并将其70~3000 K的数据和HITRAN04数据进行了比较, 发现所得结果和数据库符合的较好, 且其误差可以近似看成一条直线。并通过对误差的拟合修订了高温区(3000~6000 K)的计算数据, 给出了在高温下的较为准确的TIPS值。